KR101911831B1 - 전원활성화용 고전류 스위치 - Google Patents

Abstract

스위치 커버, 스위치 회로기판, 및 스위치 몸체가 결합구로 결합된 전원 활성화용 고전류 스위치에 있어서, 상부에 위치한 스위치 커버와 상기 스위치 커버 하부의 접촉부가 포함된 스위치 회로기판은 상기 접촉부에 실린더형 실린더형 스프링 핀이 구비되고; 상기 스위치 회로기판 하부에는 스위치 몸체가 위치하며, 상기 스위치 몸체의 내부 홈에 삽입되어 압축 및 팽창 가능한 수단이 구비된 원통형의 접촉핀; 상기 접촉핀과 평행하여 위치한 원통형의 스터드 핀과 상기 스터드 핀 하부 오목부에 위치한 스터드 스프링; 및 상기 접촉핀과 스터드 핀의 사이에 위치하는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 활성화용 고전류 스위치를 제공한다.

Description

전원활성화용 고전류 스위치{High current switch for power activation}

본 발명은 전원활성화용 고전류 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세장비가 높은 발사체의 전원활성화용 고전류 스위치에 관한 것이다.

종래의 포발사 탄약에 들어가는 전원장치는 대부분 액비축 배터리, 써멀 배터리를 일반적으로 사용한다. 상기 전원장치들은 배터리 내부에 있는 액체들이 충격에 의해서 혼합이 되고, 이때 혼합된 액체들의 화학 반응에 의해 전기를 발생하게 된다. 따라서 충격이 발생하지 않거나 너무 작아 기준치 이하이면 전기 발생이 어려우며, 화학 반응에 의한 전기 발생량 또한 적어서 고전류에는 적용할 수 없는 단점이 있다. 따라서 종래의 일반적인 전원장치에서 사용하고 있는 스위치의 경우 단순 신호, 즉 미약 신호에 한정되어 있다고 볼 수 있다.

세장비(길이/직경)가 높은 발사체로써 유도 포탄과 같은 유도 비행체 구동장치의 전원의 경우, 비행제어장치 및 GPS, 자이로 센서, 가속도 센서 등과 같은 센서들과 조종 날개의 구동장치의 전원으로도 사용된다. 따라서 종래의 일반적인 포발사용 전원장치 스위치와 구별되는 고전류의 사양에 알맞은 전원활성화용 스위치가 필요하다.

또한, 상기 유도 비행체의 발사 시 전원이 켜져 있으면 내부에 위치한 상기 센서들 및 상기 비행제어장치의 회로가 충격에 의해 파손되거나, 데이터의 출력에 오류가 발생할 수 있다. 따라서 상기 유도 비행체의 발사 후 일정 시간이 지난 후 자동으로 전원장치를 구동시킬 수 있는 스위치가 필요하다고 볼 수 있다.

한국 등록특허 제10-1666217호(등록일 : 2016.10.07.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세장비가 높은 유도 비행체내부의 센서들과 비행제어장치 및 조종 날개 구동을 위한 전원장치의 전원활성화용 고전류 스위치를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 용량이 큰 전원장치에 대해, 발사 시 발생하는 회전과 충격에 의해 작동 가능한 전원활성화용 고전류 스위치를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 스위치 커버, 스위치 회로기판, 및 스위치 몸체가 결합구로 결합된 전원 활성화용 고전류 스위치에 있어서, 상부에 위치한 스위치 커버와 상기 스위치 커버 하부의 접촉부가 포함된 스위치 회로기판은 상기 접촉부에 실린더형 스프링 핀이 구비되고; 상기 스위치 회로기판 하부에는 스위치 몸체가 위치하며, 상기 스위치 몸체의 내부 홈에 삽입되어 압축 및 팽창 가능한 수단이 구비된 원통형의 접촉핀; 상기 접촉핀과 평행하여 위치한 원통형의 스터드 핀과 상기 스터드 핀 하부 오목부에 위치한 스터드 스프링; 및 상기 접촉핀과 스터드 핀의 사이에 위치하는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 활성화용 고전류 스위치를 제공한다.

상기 압축 및 팽창 가능한 수단은 상기 접촉핀의 중앙에 상기 볼과 연동되도록 오목부가 형성되고, 하부에는 직경이 작은 연장부를 형성하여 접촉스프링이 장착됨으로써 이루어지는 것일 수 있다.

고충격으로 상기 접촉핀과 상기 스터드 핀이 하향 이동하고, 상기 볼이 위치를 이탈하여 일정 거리만큼 회전하고, 상기 접촉핀이 상기 회로기판의 접촉부까지 상향 이동하여 상기 접촉부와 충돌함으로써 전원이 활성화되는 것일 수 있다.

상기 스위치 몸체는 상기 볼이 회전하는 경로에 따라 원주형 형태의 홈을 가진 것일 수 있다.

상기 접촉핀의 하부에는 안전핀이 위치하고, 상기 접촉핀이 상기 스위치 회로 기판의 접촉부와 충돌함과 동시에 상기 안전핀이 상기 접촉핀 하부를 고정시키는 것일 수 있다.

상기 스위치 몸체는 측부를 관통하는 홀을 구비하되, 상기 홀은 상기 접촉핀이 위치한 홈의 하부를 관통하고 상기 홀의 내부에 상기 안전핀이 위치하는 것일 수 있다.

상기 스터드 핀과 상기 접촉핀의 이동 또는 복귀시간은 다음의 식을 만족하는 것일 수 있다.

[관계식]

(S는 핀의 이동거리, a는 핀 무게에 대한 스프링 힘의 비율)

상기 식에 따라 설정된 상기 스터드 핀과 상기 접촉핀의 이동 또는 복귀 시간에 대응하여 상기 스터드 핀 또는 접촉핀이 위치하는 홈의 길이와 폭이 정해지는 것일 수 있다.

상기 접촉핀의 이동거리, 상기 스터드 핀의 이동거리, 및 상기 볼의 회전은 서로 간섭하지 않는 것일 수 있다.

상기 접촉 스프링이 상기 스터드 스프링보다 강성도가 높은 것일 수 있다.

상기 스터드 핀 상부에는 상기 스터드 핀의 후퇴 후 전진 시 이동 간격을 설정하는 스터드 핀 마개가 위치할 수 있다.

상기 스위치 커버는 외부 전원 라인과 연결하는 홀을 구비하는 것일 수 있다.

상기 스위치 커버의 내측면에는 상기 스위치 회로기판의 접촉부와 대응되는 영역에 오목부를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 전원활성화용 고전류 스위치는 세장비가 높은 유도 비행체 내부의 센서들과 비행제어장치 및 조종 날개 구동에 대해 전원 인가의 시작 시간이 조절 가능한 장점이 있다.

또한, 발사 시 발생하는 회전과 충격을 이용한 스위치로써 발사 후 전원인가가 가능하므로, 유도 비행체 내부에 위치한 센서들 및 비행제어장치를 보호할 수 있으며, 데이터 출력의 오류를 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 단면도,
도 3a는 도 2의 A-A'에 따른 단면도,
도 3b는 도 2의 B-B'에 따른 단면도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치의 몸체를 나타낸 사시도,
도 4b는 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도 및 도 4a의 정면도들,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치 커버를 나타낸 사시도,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치 커버의 하부면을 나타낸 정면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치의 회로기판을 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스위치 커버(100), 스위치 회로기판(150), 및 스위치 몸체(200)가 결합구(300)로 결합된 전원 활성화용 고전류 스위치에 있어서, 상부에 위치한 스위치 커버(100)와 상기 스위치 커버(100) 하부의 접촉부(152)가 포함된 스위치 회로기판(150)은 상기 접촉부(152)에 실린더형 스프링 핀이 구비되고, 상기 스위치 회로기판(150) 하부에는 스위치 몸체(200)가 위치하며, 상기 스위치 몸체(200)의 내부 홈에 삽입되어 압축 및 팽창 가능한 수단이 구비된 원통형의 접촉핀(210), 상기 접촉핀(210)과 평행하여 위치한 원통형의 스터드 핀과 상기 스터드 핀 하부 오목부에 위치한 스터드 스프링, 및 상기 접촉핀(210)과 스터드 핀의 사이에 위치하는 볼(220)을 포함한다.

상기 압축 및 팽창 가능한 수단은 상기 접촉핀(210)의 중앙에 상기 볼(220)과 연동되도록 오목부가 형성되고, 하부에는 직경이 작은 연장부를 형성하여 접촉스프링(212)이 장착됨으로써 이루어지는 것일 수 있다.

도 3a는 도 2의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 3b는 도 2의 B-B'에 따른 단면도이다.

도 3a를 참조하면, 상기 스위치 몸체(200)의 홈 중 다른 하나의 내부에는 상기 접촉핀(210)과 평행하여 위치하는 원통형의 스터드 핀(230) 및 상기 스터드 핀 하부 오목부에 위치한 스터드 스프링(232)이 위치한다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 상기 접촉핀(210)의 중간 오목부와 상기 스터드 핀(230) 사이에는 볼(220)이 위치한다. 상기 볼(220)은 세라믹 볼일 수 있다.

비행체의 발사와 같은 외부의 강한 충격에 대해 상기 스프링들(212, 232)은 관성에 따라 이동하고 그로 인해 상기 접촉핀(210)과 상기 스터드 핀(230)은 상하 운동을 하며, 발사 시 비행체 회전에 의한 상기 볼(220)의 회전 운동으로 스위칭 작동을 수행할 수 있다. 즉, 발사 시의 고충격으로 상기 접촉핀(210)과 상기 스터드 핀(230)이 관성 및 상기 스프링들(212, 232)에 의해 하향 이동하고, 상기 접촉핀(210)과 상기 스터드 핀(230) 사이에 고정되었던 상기 볼(220)은 상기 핀들(210, 230)의 이동으로 인해 위치를 이탈하고, 발사된 비행체의 회전으로 인해 상기 볼(220)은 일정 거리만큼 회전한다. 다음으로, 상기 접촉 스프링(212)으로 인해 상기 접촉핀(210)은 다시 상향 이동하고 상기 스위치 회로기판(150)의 접촉부(152)와 충돌함으로써 스위칭 작동이 시작된다고 볼 수 있다. 스위치 작동 과정은 하기에서 다시 상세히 설명한다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치의 몸체를 나타낸 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도 및 도 4a의 정면도들이다.

도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 스위치 몸체(200)는 크기와 형태가 서로 다른 다수의 홈(150a, 210a, 220a, 230a, 240a, 250a, 300a)을 구비한다. 상기 각각의 홈에는 상기 스위치 커버(150), 상기 접촉핀(210), 상기 볼(220), 상기 스터드 핀(230), 스터드 핀 마개(240), 안전핀(250) 및 상기 결합구(300)가 각각 위치한다.

다시 도 2 및 도 3a를 참조하면, 상기 접촉 스프링(212)은 상기 스터드 스프링(232)보다 강성도가 높은 것일 수 있다. 상기 스터드 핀(230) 상부에는 상기 스터드 핀(230)의 후퇴 후 전진 시 이동 간격을 설정하는 스터드 핀 마개(240)가 위치할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치 커버를 나타낸 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치 커버의 하부면을 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원활성화용 고전류 스위치의 회로기판을 나타낸 사시도이다.

도 5a, 도 5b, 및 도 6을 참조하면, 상기 스위치 커버(100)는 외부 전원 라인과 연결하는 홀(110)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 결합구(300)가 관통하는 결합공(300b)을 구비한다. 상기 스위치 커버(100)의 내측면에는 상기 스위치 회로기판(150)의 접촉부(152)와 대응되는 영역에 오목부(120)를 구비할 수 있다. 따라서, 상기 접촉핀(210)과 상기 접촉부(152)의 충돌로 인한 스위칭 작동 시 상기 접촉부(152) 내에 위치한 실린더형 스프링 핀을 보호할 수 있다. 상기 스위치 회로기판(150)은 상기 결합구(300)가 관통하는 영역에 결합공(300c)과 상기 전원 라인의 연결을 위한 홀(110s)를 구비한다.

도 2 내지 도 4b를 참조하면, 발사 시의 고충격으로 상기 접촉핀(210)과 상기 스터드 핀(230)이 하향 이동하고, 상기 접촉핀(210)과 상기 스터드 핀(230) 사이에 고정되었던 상기 볼(220)은 상기 핀들(210, 230)의 이동으로 인해 위치를 이탈한다. 다음으로 발사된 비행체의 회전으로 인해 상기 볼(220)은 일정 거리만큼 회전한다. 이때 상기 스위치 몸체(200)의 홈 중 또 다른 하나의 홈(도 4b의 220a)은 상기 볼(220)이 회전하는 경로에 따라 원주형의 형태를 가질 수 있다. 따라서, 상기 볼(220)의 회전 운동에 도움을 줄 수 있다.

상기 볼(220)의 위치 이탈 후 상기 접촉핀(210)은 상기 회로기판(150)의 접촉부(152)까지 상향 이동하여 상기 접촉부(152)와 충돌함으로써 전원이 활성화될 수 있다.

이때, 상기 접촉핀(210)의 하부에는 안전핀(250)이 위치하고, 상기 접촉핀(210)이 상기 스위치 회로 기판(150)의 접촉부(152)와 충돌함과 동시에 상기 안전핀(250)이 상기 접촉핀(210) 하부를 고정시킬 수 있다. 따라서 상기 접촉핀(210)의 안정적 스위칭 작동을 도울 수 있다. 나아가서, 상기 스위치 몸체(200)의 측부를 관통하는 홀(h)을 구비하되, 상기 홀은 상기 접촉핀(210)이 위치한 홈(210a)의 하부를 관통하고 상기 홀(h)의 내부에 상기 안전핀(250)이 위치할 수 있다.

상기의 과정을 통하여, 발사 시 발생하는 충격과 상기 볼(220)의 회전에 의해 상기 접촉핀(210)이 상기 회로기판(150)의 접촉부(152)와 접촉함으로써 발사 후 일정 시간 후 전원인가가 가능해진다. 따라서 유도 비행체 내부에 위치한 센서들 및 비행제어장치를 보호할 수 있는 장점이 있다. 또한, 세장비가 높은 유도 비행체의 센서들과 비행제어장치 및 조종 날개 구동에 대해 전원 인가의 시작 시간이 조절 가능하므로, 데이터 오류가 감소되어 유도 비행체의 정밀한 비행 제어 효과를 가져 올 수 있다.

상기 스터드 핀(230)과 상기 접촉핀(210)의 이동 또는 복귀시간은 다음의 식을 만족하는 것일 수 있다.

[관계식]

(S는 핀의 이동거리, a는 핀 무게에 대한 스프링 힘의 비율)

상기 식에 따라 설정된 상기 스터드 핀과 상기 접촉핀의 이동 또는 복귀 시간에 대응하여 상기 스터드 핀 또는 접촉핀이 위치하는 홈의 길이와 폭이 정해지는 것일 수 있다. 따라서, 필요에 따라 스프링들(212, 232) 및 핀들(210, 230)의 물성에 대응하여, 비행체 발사 시각 대비 전원 인가 시간의 조절이 가능해진다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100; 스위치 커버, 200; 스위치 몸체,
300; 결합구, 150; 회로 기판,
210; 접촉핀, 230; 스터드 핀,
220; 볼, 250; 안전핀

Claims (13)

1. 스위치 커버, 스위치 회로기판, 및 스위치 몸체가 결합구로 결합된 전원 활성화용 고전류 스위치에 있어서,
   상부에 위치한 스위치 커버와 상기 스위치 커버 하부의 접촉부가 포함된 스위치 회로기판은 상기 접촉부에 실린더형 스프링 핀이 구비되고;
   상기 스위치 커버의 내측면에는 상기 스위치 회로기판의 접촉부와 대응되는 영역에 오목부를 구비하고;
   상기 스위치 회로기판 하부에는 스위치 몸체가 위치하며, 상기 스위치 몸체의 내부 홈에 삽입되어 압축 및 팽창 가능한 수단이 구비된 원통형의 접촉핀;
   상기 접촉핀과 평행하여 위치한 원통형의 스터드 핀과 상기 스터드 핀 하부 오목부에 위치한 스터드 스프링; 및
   상기 접촉핀과 스터드 핀의 사이에 위치하는 볼을 포함하고,
   고충격으로 상기 접촉핀과 상기 스터드 핀이 하향 이동하고, 상기 볼이 위치를 이탈하여 일정 거리만큼 회전하고, 상기 접촉핀이 상기 회로기판의 접촉부까지 상향 이동하여 상기 접촉부와 충돌함으로써 전원이 활성화되는 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축 및 팽창 가능한 수단은 상기 접촉핀의 중앙에 상기 볼과 연동되도록 오목부가 형성되고, 하부에는 직경이 작은 연장부를 형성하여 접촉스프링이 장착됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 활성화용 고전류 스위치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 스위치 몸체는 상기 볼이 회전하는 경로에 따라 원주형 형태의 홈을 가진 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 접촉핀의 하부에는 안전핀이 위치하고, 상기 접촉핀이 상기 스위치 회로 기판의 접촉부와 충돌함과 동시에 상기 안전핀이 상기 접촉핀 하부를 고정시키는 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 스위치 몸체는 측부를 관통하는 홀을 구비하되, 상기 홀은 상기 접촉핀이 위치한 홈의 하부를 관통하고 상기 홀의 내부에 상기 안전핀이 위치하는 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 스터드 핀과 상기 접촉핀의 이동 또는 복귀시간은 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
   [관계식]
   

   

   
   (S는 핀의 이동거리, a는 핀 무게에 대한 스프링 힘의 비율)
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 식에 따라 설정된 상기 스터드 핀과 상기 접촉핀의 이동 또는 복귀 시간에 대응하여 상기 스터드 핀 또는 접촉핀이 위치하는 홈의 길이와 폭이 정해지는 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
9. 삭제
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 접촉 스프링이 상기 스터드 스프링보다 강성도가 높은 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 스터드 핀 상부에는 상기 스터드 핀의 후퇴 후 전진 시 이동 간격을 설정하는 스터드 핀 마개가 위치하는 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 커버는 외부 전원 라인과 연결하는 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 전원활성화용 고전류 스위치.
13. 삭제

Images